一種泡沫混凝土框架及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種建筑材料領(lǐng)域，尤其涉及一種泡沫混凝土框架及其制備方法和應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水是人類和一切生物賴以生存的基本要素，也是保障工農(nóng)業(yè)和維系自然生態(tài)健康 必不可少的資源。水資源在自然界循環(huán)中總量保持不變，但其水質(zhì)卻發(fā)生復(fù)雜的變化，只有 水質(zhì)達(dá)到一定的要求時(shí)才能成為可以利用的水資源。隨著人口的增加、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展 及水環(huán)境污染程度的日趨嚴(yán)重，許多地區(qū)的可用水資源相繼出現(xiàn)了危機(jī)，嚴(yán)重制約了社會(huì)、 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。水危機(jī)及其所引發(fā)的生態(tài)問題不僅將嚴(yán)重束縛和制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且可能引 發(fā)重大的社會(huì)危機(jī)。因此，必須在充分節(jié)約用水的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研宄和開發(fā)受污染水源的 治理技術(shù)和方法，以緩解因水資源緊張帶來(lái)的一系列嚴(yán)重問題。
[0003] 面源污染是水體污染的一個(gè)重要因素，由于其排放點(diǎn)多變、不可追蹤等特點(diǎn)，成為 污染控制的新挑戰(zhàn)。在面源污染中，農(nóng)業(yè)面源污染因其可對(duì)河道產(chǎn)生重大污染影響，近年來(lái) 引起廣泛關(guān)注。農(nóng)業(yè)面源污染是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中，農(nóng)田中的營(yíng)養(yǎng)鹽、農(nóng)藥和化肥等，在 降水和灌溉過(guò)程中通過(guò)地表徑流等方式進(jìn)入水體而引起水質(zhì)惡化。要解決這類污染，除了 使用生態(tài)農(nóng)肥等措施外，可以考慮在地表徑流的過(guò)程中對(duì)面源污染進(jìn)行控制。
[0004] 傳統(tǒng)的護(hù)坡技術(shù)主要為單純的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，如采用混凝土固結(jié)或塊石皇砌等方式， 雖然在固土和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)等方面具有良好的表現(xiàn)，但同時(shí)也破壞了河岸生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循 環(huán)，但忽略了其自然屬性對(duì)污染物的凈化作用以及娛樂美學(xué)價(jià)值。
[0005] 因此，本發(fā)明以污染物吸附、降解為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建了復(fù)合式的生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng)，確保 復(fù)合生態(tài)護(hù)坡能夠?yàn)樘峁┖拥乐兴鷦?dòng)植物的棲息場(chǎng)所的同時(shí)，吸附污染物，利用碳-二 氧化鈦的光催化特性，降解污染物，從而能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有護(hù)坡技術(shù)的不足，能夠取得很好的環(huán) 境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是：本發(fā)明提供一種泡沫混凝土框架及其制備方法和應(yīng)用，通過(guò)多 孔泡沫混凝土框架結(jié)構(gòu)來(lái)吸附降雨過(guò)程中地表徑流所攜帶的污染物，并通過(guò)摻雜在泡沫混 凝土框架內(nèi)的碳-二氧化鈦對(duì)污染物進(jìn)行氧化分解；此外，本發(fā)明提供了一種泡沫混凝土 框架的應(yīng)用方式。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] 一種泡沫混凝土框架，由以下組份按質(zhì)量份數(shù)配比制成：硅酸鹽水泥40~55份、 礦渣25~35份、粉煤灰8~15份、泡沫8~16份、碳-二氧化鈦3~8份、水13~22份、 減水劑1~4份；其中，碳-二氧化鈦由以下方法制得：（1)將叔丁醇鈦、葡萄糖和水按質(zhì)量 比420~490:1~3:220~265混合，攪拌25~32分鐘制成混合溶液；（2)將步驟⑴制 得的混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，封閉反應(yīng)釜，攪拌加熱至195~205°C，維持10~12小 時(shí)；（3)將高壓反應(yīng)釜自然降溫至25~28°C，所得溶液離心分離，在75~85°C條件下干燥 2. 5~3小時(shí)即可獲得碳-二氧化鈦。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述泡沫由以下方法制得：（1)將動(dòng)物蛋白混合型 發(fā)泡劑2~6份、十二烷基硫酸鈉1~3份、亞硫酸氫鈉0. 5~2份和水80~120份攪拌 混合均勻；（2)向步驟（1)制得的混合溶液中添加氫氧化鈉2~4份，轉(zhuǎn)速為2800~3200 轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌8~12分鐘即可獲得泡沫。
[0010] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述礦渣比表面積至少為4000cm2/g;所述粉煤灰粒 徑為 〇? 05 ~0? 15mm〇
[0011] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述減水劑為聚羧酸減水劑。
[0012] 一種泡沫混凝土框架的制備方法，包含以下步驟：
[0013] (1)將硅酸鹽水泥、礦渣、粉煤灰、減水劑和水加入混凝土攪拌器中，80~120轉(zhuǎn)/ 分鐘，攪拌10~12分鐘，制成混凝土漿料；
[0014] (2)將泡沫和碳-二氧化鈦加入步驟⑴的混凝土漿料中，80~120轉(zhuǎn)/分鐘，攪 拌12~15分鐘，形成摻碳-二氧化鈦的泡沫混凝土漿料；
[0015] (3)將摻碳-二氧化鈦的泡沫混凝土漿料澆注到模具中，并放在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)8~ 12分鐘，振動(dòng)頻率為180~220次/分鐘；然后置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)25~35天，養(yǎng)護(hù)條 件為：溫度18~22°C，相對(duì)濕度95~98°C，拆模后即可獲得泡沫混凝土框架。
[0016] 一種泡沫混凝土框架的應(yīng)用，一種復(fù)合生態(tài)護(hù)坡，包括石籠格濱網(wǎng)箱、泡沫混凝土 框架；所述石籠格濱網(wǎng)箱設(shè)于泡沫混凝土框架的底端，且在裝滿塊石和/或卵石后沉入近 岸河床底部；所述泡沫混凝土框架在石籠格濱網(wǎng)箱的基礎(chǔ)上依次順序鋪設(shè)于護(hù)坡上，且在 泡沫混凝土框架內(nèi)種植護(hù)坡植物。
[0017] 優(yōu)選的，所述泡沫混凝土框架為長(zhǎng)寬相等的中空結(jié)構(gòu)。
[0018] 優(yōu)選的，所述泡沫混凝土框架外框架尺寸為：長(zhǎng)15~30厘米、寬15~30厘米、高 8~16厘米；中空部分的尺寸為：長(zhǎng)11~26厘米、寬11~26厘米、高4~12厘米。
[0019] 進(jìn)一步的，所述泡沫混凝土框架外框架尺寸為：長(zhǎng)20厘米、寬20厘米、高15厘米； 中空部分的尺寸為：長(zhǎng)16厘米、寬16厘米、高15厘米。
[0020] 優(yōu)選的，所述泡沫混凝土框架為正多邊形。
[0021] 其中，泡沫混凝土框架的尺寸和形狀可根據(jù)護(hù)坡的地質(zhì)特點(diǎn)作相應(yīng)變化。
[0022] 根據(jù)河道所在地污染物的類型以及當(dāng)?shù)剡m合生長(zhǎng)的植物種類選擇性的在泡沫混 凝土框架中種植植物，相關(guān)研宄表明，對(duì)于輕度和中度富營(yíng)養(yǎng)化水體，種植薦草對(duì)水體的凈 化具有優(yōu)勢(shì)，而對(duì)于重度富營(yíng)養(yǎng)化水體，種植菖蒲和蘆葦?shù)葘?duì)水體凈化更有優(yōu)勢(shì)。綜合考 慮，在泡沫混凝土框架內(nèi)種植的植物可選擇千屈菜、花葉蘆竹、野茭白、菖蒲、蘆葦、香蒲、美 人蕉、鳶尾和薦草中的任意一種或幾種進(jìn)行組合，種植密度為60~100株/平方米。
[0023]此外，泡沫混凝土框架中摻入的碳-二氧化鈦在光照條件下可將復(fù)雜污染物光催 化降解為小分子有機(jī)物、水、二氧化碳和無(wú)機(jī)鹽，混凝土中空部分種植的植物一方面能吸收 利用碳_二氧化鈦的光催化降解產(chǎn)物，另一方面能過(guò)量吸收水體中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并 通過(guò)光合作用釋氧，增加水中溶解氧含量、改善水質(zhì)。
[0024] 有益效果
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0026] (1)泡沫混凝土孔隙較多，能夠較好的吸附污染物，在雨天時(shí)隨地表徑流流向河道 的面源污染物如殺蟲劑、化肥等均可被吸附在泡沫混凝土中，且在晴天光照條件下，污染物 在混凝土中的碳-二氧化鈦催化下可被降解成小分子化合物，因此該生態(tài)復(fù)合護(hù)坡系統(tǒng)對(duì) 面源污染控制起到積極作用；
[0027] (2)泡沫混凝土由于其強(qiáng)度高，能夠起到固土防蝕、穩(wěn)固堤岸的作用；
[0028] (3)混凝土框架內(nèi)可根據(jù)景觀需要和當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)特點(diǎn)選擇不同植物進(jìn)行種植，種植 的植物不僅能夠吸收氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽，還能為水生動(dòng)物和兩棲動(dòng)物提供繁衍和棲息的場(chǎng)所， 對(duì)生物多樣性的保持起到促進(jìn)作用。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1是復(fù)合生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2是泡沫混凝土框架俯視圖；
[0031] 圖3是泡沫混凝土框架左視圖；
[0032] 其中，1、石籠格濱網(wǎng)箱，2、護(hù)坡植物，3、泡沫混凝土框架。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 一種泡沫混凝土框架，制備方法如下：
[0035] 原料準(zhǔn)備：
[0036] 碳-二氧化鈦按以下原料及工藝制得：將叔丁醇鈦、葡萄糖和水按質(zhì)量比 420:1:220比例混合，攪拌約30分鐘使溶液混合均勻；將混合均勻后的溶液轉(zhuǎn)移至高壓反 應(yīng)釜中，封閉反應(yīng)釜，攪拌并加熱至200°C，持續(xù)12小時(shí)，將高壓反應(yīng)釜自然降溫至25°C，所 得溶液離心分離后，在80°C干燥3小時(shí)得到碳-二氧化鈦。
[0037] 泡沫按以下原料及工藝制得：（1)將4份動(dòng)物蛋白混合型發(fā)泡劑、3份十二烷基硫 酸鈉、1份亞硫酸氫鈉和水120份攪拌混合均勻；（2)向步驟（1)制得的混合溶液中添加氫 氧化鈉2份，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌10分鐘即可獲得